JP4002148B2 - ヒートパイプのリーク検査方法およびその検査装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートパイプのリークを、ヒートパイプの形状や作動液の種類に関係なく、迅速かつ高い信頼性で検査する方法およびその検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヒートパイプはコンテナに作動液を真空封入したものであり、その性能を維持するにはコンテナの気密性が重要である。そして前記気密性の検査は、気泡検出法、ボンビング法、ハロゲン法などにより行われている。
前記気泡検出法は、ヒートパイプの表面に石鹸水を塗り、ヒートパイプを加熱して内圧を高め、リーク箇所に生じる石鹸水の泡を目視観察して検査する方法である。
前記ボンビング法は、ヒートパイプを非凝縮性ガスが充満する加圧室内に所定時間放置したのち、このヒートパイプの発熱部を高温に保持しつつ、断熱部と凝縮部の温度を測定し、リーク箇所から非凝縮性ガスが侵入していると両部間に温度差が生じる現象を利用して検査する方法である。
前記ハロゲン法は、ハロゲンを含有する物質を作動液とするヒートパイプを加熱して内圧を高め、リーク箇所から漏出するガス状のハロゲン元素を、加熱した白金面に吸着させ、白金面から放射される陽イオンを検知して検査する方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記気泡検出法は、表面の僅かな汚れでも泡が発生することがあり、また目視観察のため検査員によって判定に差があるなど、信頼性に欠けるという問題がある。
前記ボンビング法は、変形し易い板型ヒートパイプを検査する場合は非凝縮性気体の圧力を低くする必要があるため、非凝縮性気体をリーク箇所から侵入させるのに時間が掛かるという問題がある。
前記ハロゲン法は、作動液にハロゲン元素を含む場合にしか適用できないという問題がある。
本発明は、ヒートパイプのリークを、ヒートパイプの形状や作動液の種類に関係なく、迅速かつ高い信頼性で検査する方法およびその検査装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載発明は、作動液として炭化水素、アンモニア、ナフタレン、ナトリウム、水銀、代替フロンのいずれかが封入されてなるヒートパイプのリーク検査方法であって、検査室に前記ヒートパイプを入れ、前記検査室内を真空排気して前記ヒートパイプから前記検査室内に漏出する作動液のガスを質量分析計により計測して分析出力を求め、予め求めた前記作動液のガスの構成元素のピーク高さを用いて前記分析出力を校正することによってリーク検査することを特徴とするヒートパイプのリーク検査方法である。
【０００５】
請求項２記載発明は、作動液として炭化水素、アンモニア、ナフタレン、ナトリウム、水銀、代替フロンのいずれかが封入されてなるヒートパイプのリーク検査方法であって、検査室に接して開閉自在に予備室を配し、前記予備室にヒートパイプを入れ、前記予備室内を真空排気し、次いで前記ヒートパイプを、予め真空排気した前記検査室に移動し、次いで両室間を密閉したのち、前記ヒートパイプから検査室内に漏出する作動液のガスを質量分析計により計測して分析出力を求め、予め求めた前記作動液のガスの構成元素のピーク高さを用いて前記分析出力を校正することによってリーク検査することを特徴とするヒートパイプのリーク検査方法である。
【０００６】
請求項３記載発明は、検査室に接して開閉自在に取出室を配し、前記検査室内の検査終了後のヒートパイプを、予め真空排気した前記取出室へ移動し、両室間を密閉後、前記ヒートパイプを前記取出室から取出すことを特徴とする請求項２記載のヒートパイプのリーク検査方法である。
【０００７】
請求項４記載発明は、予備室内の真空排気を、予備室内の水分量が４０ｐｐｍ以下になるまで行うことを特徴とする請求項２または３記載のヒートパイプのリーク検査方法である。
【０００８】
請求項５記載発明は、請求項１記載のリーク検査方法を実施するための検査装置であって、ヒートパイプのリークを検査するための検査室、前記検査室を真空排気するための真空ポンプ、前記検査室内に漏出する作動液ガスを分析するための質量分析計を主要部とすることを特徴とするヒートパイプのリーク検査装置である。
【０００９】
請求項６記載発明は、請求項２記載のリーク検査方法を実施するための検査装置であって、ヒートパイプのリークを検査するための検査室、前記検査室に接して配された予備室、前記検査室に連結された質量分析計、前記各室を真空排気するための真空ポンプを主要部とし、前記検査室と前記予備室間は、前記両室の真空状態が保持された状態で開閉自在であり、前記両室間にはヒートパイプを移動する機能が具備されていることを特徴とするヒートパイプのリーク検査装置である。
【００１０】
請求項７記載発明は、請求項３記載のリーク検査方法を実施するための検査装置であって、ヒートパイプのリークを検査するための検査室、前記検査室に接して配された予備室と取出室、前記検査室に連結された質量分析計、前記各室を真空排気するための真空ポンプを主要部とし、前記検査室と予備室間、および前記検査室と取出室間は、各両室の真空状態が保持された状態で開閉自在であり、前記各両室間にはヒートパイプを移動する機能が具備されていることを特徴とするヒートパイプのリーク検査装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
請求項１記載発明は、ヒートパイプを検査室に入れ、前記検査室内を真空排気すると、ヒートパイプにリーク箇所がある場合、ヒートパイプの内圧は作動液の飽和蒸気圧となり、外圧は０に近いため、ヒートパイプ内の作動液ガスが検査室内に漏出するが、この漏出ガスを検査室に連結した質量分析計により分析してリークを検査する方法である。
【００１２】
この発明では、検査室内に漏出する作動液ガスを質量分析計で分析してリーク検査するので、作動液の種類によらず、迅速に、高い信頼性で検査できる。また検査時のヒートパイプの内外圧差は小さいので検査中にヒートパイプが変形したりしない。
【００１３】
前記質量分析計には、極微量の元素を分析することができる四重極質量分析計（ＱＭＳ）が推奨される。四重極質量分析計では、物質により分析感度が異なるため、予め作動液の構成元素の分析出力（ピーク高さ）を求めておき、これを基に、計測される分析出力を校正して作動液ガスを正確に分析（同定）する。
【００１４】
一般に、質量分析計では、検査室内は高真空度に排気する必要があるが、ヒートパイプ表面に洗浄水が付着していたり、大気中の水分が吸着していたりすると排気時間が長くなる。
請求項２記載発明は、この問題を解決した検査方法である。
即ち、請求項２記載発明は、検査室に接して配した予備室にヒートパイプを入れ、前記予備室内を真空排気して前記ヒートパイプ表面の付着水分や吸着水分を除去し、その後、前記ヒートパイプを検査室に移動してリーク検査する方法であり、検査室内の水分量が少なくなり、検査室での排気時間が短縮される。
【００１５】
予備室６内の真空排気は、予備室６の排気ガス中に含まれる水分量が４０ｐｐｍ以下になるまで行うのが良く、前記水分量が４０ｐｐｍ以下であればヒートパイプ表面の付着水分や吸着水分はほぼ完全に除去され、検査室での排気時間が短縮される。水分量は露点計を用いるなどの常法により容易に測定できる。
【００１６】
請求項３記載発明は、前記予備室によりヒートパイプの除湿を行うとともに、検査室に接して取出室を配し、検査後のヒートパイプを検査室から、真空排気した取出室に移動し、両室間を密閉してから、ヒートパイプを取出室から取出す検査方法で、検査室が常時真空に保持され、ヒートパイプを連続的に検査する場合は、検査室の排気時間が一層短縮される。
【００１７】
以下に、本発明の検査装置を図を参照して具体的に説明する。
図１は請求項１記載発明を実施する検査装置の実施形態を示す説明図である。
この検査装置は、リークを検査するための検査室２、検査室２を真空排気するための真空ポンプ３、検査室２内に漏出する作動液ガスを分析するための四重極質量分析計４を主要部とする。
図１で５は分析ガスのピーク高さを校正するための標準リークである。
【００１８】
この検査装置では、ヒートパイプ１を検査室２内に入れ、検査室２内を真空ポンプ３により排気し、この排気ガスを四重極質量分析計４に通し、分析出力を標準リーク５により校正し、その結果、作動液ガスが分析されれば、ヒートパイプにリーク箇所があると判定する。なお、検査室２内ではヒートパイプ１は作動液のガス化温度以上の温度に保持する。
【００１９】
図２は請求項２記載発明を実施する検査装置の実施形態を示す説明図である。
この検査装置は、リークを検査するための検査室２、検査室２に接して配された予備室６、検査室２に連結された質量分析計４、各室をそれぞれ真空排気するための真空ポンプ３を主要部とし、検査室２と予備室６間は、両室２、６の真空状態が保持された状態で開閉自在であり、両室２、６間にはヒートパイプ１を移動する機能が具備されている。
【００２０】
この検査装置では、ヒートパイプ１を予備室６に入れ、予備室６内を真空ポンプ３により真空排気してヒートパイプ１表面に付着或いは吸着した水分を除去し、その後、ヒートパイプ１を、予め真空排気した検査室２に、両室の真空を保持した状態で移動してリーク検査を行う。
検査中、予備室６には次の検査用ヒートパイプ１を入れて真空排気しておく。
【００２１】
図３は請求項３記載発明を実施する検査装置の実施形態を示す説明図である。
この検査装置は、リークを検査するための検査室２、検査室２に接して配された予備室６と取出室７、検査室２に連結された質量分析計４、各室をそれぞれ真空排気するための真空ポンプ３を主要部とし、検査室２と予備室６間、および検査室２と取出室７間は、各両室の真空状態が保持された状態で開閉自在であり、前記各両室間にはヒートパイプ１を移動する機能が具備されている。
【００２２】
この検査装置では、ヒートパイプ１を予備室６に入れ、予備室６内を真空排気してヒートパイプ１表面の付着水分や吸着水分を除去し、その後、ヒートパイプ１を真空排気した検査室２に、両室２、６の真空を保持した状態で移動し、両室２、６間を密閉したのち、リーク検査を行い、検査後、ヒートパイプ１は、予め真空排気した取出室７に、両室２、７間の真空を保持した状態で移動し、移動後両室２、７間を密閉し、次いでヒートパイプ１を取出室７から取出す。このため、検査室２内が常時真空に保持され、検査室２の排気時間が大幅に短縮される。
検査中、予備室には次の検査用ヒートパイプを入れて真空排気しておくとともに、取出室も真空排気しておく。
【００２３】
図４は本発明のリーク検査装置の他の例を示す説明図である。
この検査装置は、予備室６、検査室２、取出室７の３室の排気を１個の真空ポンプ３で行うようにしたものである。
この装置は、図３に示した装置に較べて真空ポンプ３の個数が少なく、また検査室２は２個の真空ポンプ３で真空排気することが可能であり、検査室２の真空排気が迅速になされる。図３で、８は切換バルブである。
【００２４】
本発明装置において、予備室６と検査室２間および検査室２と取出室７間のヒートパイプ１の移動はコンベヤ式が簡便で推奨される。予備室６と取出室７を検査室２の前後に直線状に配すると、ヒートパイプ１を１本のコンベヤに乗せて容易に移動できる。前記各両室間の開閉はシャッター式が簡便で推奨される。
【００２５】
本発明は、筒状ヒートパイプを始め、外圧で変形し易い板型ヒートパイプなど任意の形状のヒートパイプにも、またヘリウム、メタン、アンモニア、アセトン、ナフタレン、ナトリウム、水銀、代替フロン、炭化水素など通常の作動液が封入された任意のヒートパイプにも、さらにはウィックやグルーブを具備するヒートパイプにも問題なく適用できる。
【００２６】
【実施例】
以下に、本発明を実施例により詳細に説明する。
（実施例１）
アセトンが封入された板型ヒートパイプ（以下、ヒートパイプと略記する）について、図１に示した検査装置を用いてリーク検査を行った。
即ち、ヒートパイプ１を検査室２に入れ、検査室２内を真空排気し、その排気ガスを四重極質量分析計４により分析した。アセトン（Ｃ₃ Ｈ₆ Ｏ）の構成元素の各ピークを標準リーク５により校正し、アセトンが分析されればヒートパイプはリークしており、検出されなければリークなしと判定した。
検査後、検査室２からヒートパイプ１を取出し、次のヒートパイプ１を検査室２に入れて同様のリーク検査を行った。
このようにして、ヒートパイプ１を２０個検査し、ヒートパイプ１個あたりの平均検査時間および検査後のヒートパイプ１の変形有無を調べた。
【００２７】
（実施例２）
実施例１で用いたのと同じ種類のヒートパイプについて、図２に示した検査装置を用いてリーク検査を行った。
即ち、予備室６にヒートパイプ１を入れ、前記予備室６内の水分量が４０ｐｐｍ以下になるまで真空排気し、次いで、予め真空排気した検査室２との間を開放して、ヒートパイプ１を、検査室２に移動し、両室２、６間を密閉したのち、検査室２内を真空排気し、排気ガスを四重極質量分析計４により分析し、実施例１と同様にしてリーク検査を行った。
検査中に、予備室６に次の検査用ヒートパイプ１を入れ、予備室６内を真空排気してヒートパイプ１表面の付着水分や吸着水分を除去して次の検査に備えた。
検査後、検査室２からヒートパイプ１を取り出し、検査室２内を真空脱気したのち、予備室６内のヒートパイプを検査室２へ、両室２、６の真空を保持した状態で移動し、その後両室２、６間を密閉し、リーク検査を行った。
検査後のヒートパイプについて、実施例１と同じ調査を行った。
【００２８】
（実施例３）
実施例１で用いたのと同じ種類のヒートパイプについて、図３に示した検査装置を用いてリーク検査を行った。
ここでは、実施例２と同じ方法でリーク検査を行ったのち、検査室２と、予め真空排気した取出室７との間を開放して、検査室２内のヒートパイプ１を取出室７に移動し、次いで、両室２、７間を密閉し、取出室７からヒートパイプ１を取出した。
検査中に、予備室６に次の検査用ヒートパイプ１を入れ、予備室６内を真空排気して次の検査に備えるともに、取出室７を真空排気した。
検査後のヒートパイプについて、実施例１と同じ調査を行った。
【００２９】
（比較例１）
実施例１で用いたのと同じ種類のヒートパイプについて、従来のボンビング法によりリーク検査を行い、実施例１と同じ方法によりヒートパイプ１個あたりの平均検査時間および検査後のヒートパイプの変形有無を調べた。
実施例１〜３および比較例１の調査結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】

【００３１】
表１から明らかなように、本発明例のＮｏ．１〜３はいずれも検査時間が短かった。中でもＮｏ．２はヒートパイプを、予備室に入れ、ヒートパイプ表面の付着水分や吸着水分を除去してから検査室に移動したので、検査室での排気時間が短縮された。またＮｏ．３はヒートパイプを、その付着水分や吸着水分を予備室で除去してから検査室へ移動し、検査後のヒートパイプは真空排気した取出室へ移動してから取出したので、検査室は常時真空が保たれ、検査室での排気時間が短縮された。
これに対し、従来のボンビング法により検査した比較例１のＮｏ．４は非凝縮性気体の圧力を高くしたためヒートパイプの外面に凹みが生じ、Ｎｏ．５は非凝縮性気体の圧力を低くしたため検査時間が長くなった。
【００３２】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明のリーク検査方法は、作動液を封入したヒートパイプを検査室に入れ、検査室内を真空排気し、リーク箇所から漏出する作動液ガスを質量分析計で分析して検査するので、作動液の種類によらず、迅速に、高い信頼性で検査できる。また検査時のヒートパイプの内外圧差が小さいので検査中にヒートパイプが変形したりしない。前記検査室に接して予備室を配し、前記予備室内でヒートパイプ表面の付着水分や吸着水分を除去しておくと検査室での排気時間が短縮される。また前記検査室に接して取出室を配し、検査後のヒートパイプを、予め真空排気した前記取出室へ移動してから取出すことにより、検査室を常時真空に保持することができ、検査室での排気時間がさらに短縮される。
【００３３】
本発明の検査装置は、ヒートパイプのリークを検査するための検査室、検査室を真空排気するための真空ポンプ、検査室内に漏出する作動液ガスを分析するための質量分析計、前記検査室を真空排気するための真空ポンプを主要部とするもの、或いは前記検査装置の検査室に接して予備室を配したもの、或いは前記検査装置の検査室に接して予備室と取出室を配したものであり、いずれも装置が簡便である。
依って、工業上顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の検査装置の第１の実施形態を示す平面説明図である。
【図２】本発明の検査装置の第２の実施形態を示す平面説明図である。
【図３】本発明の検査装置の第３の実施形態を示す平面説明図である。
【図４】本発明の検査装置の第４の実施形態を示す平面説明図である。
【符号の説明】
１ ヒートパイプ
２ 検査室
３ 真空ポンプ
４ 四重極質量分析計
５ 標準リーク
６ 予備室
７ 取出室
８ 切換バルブ

Claims (7)

1. 作動液として炭化水素、アンモニア、ナフタレン、ナトリウム、水銀、代替フロンのいずれかが封入されてなるヒートパイプのリーク検査方法であって、検査室に前記ヒートパイプを入れ、前記検査室内を真空排気して前記ヒートパイプから前記検査室内に漏出する作動液のガスを質量分析計により計測して分析出力を求め、予め求めた前記作動液のガスの構成元素のピーク高さを用いて前記分析出力を校正することによってリーク検査することを特徴とするヒートパイプのリーク検査方法。
2. 作動液として炭化水素、アンモニア、ナフタレン、ナトリウム、水銀、代替フロンのいずれかが封入されてなるヒートパイプのリーク検査方法であって、検査室に接して開閉自在に予備室を配し、前記予備室にヒートパイプを入れ、前記予備室内を真空排気し、次いで前記ヒートパイプを、予め真空排気した前記検査室に移動し、次いで両室間を密閉したのち、前記ヒートパイプから検査室内に漏出する作動液のガスを質量分析計により計測して分析出力を求め、予め求めた前記作動液のガスの構成元素のピーク高さを用いて前記分析出力を校正することによってリーク検査することを特徴とするヒートパイプのリーク検査方法。
3. 検査室に接して開閉自在に取出室を配し、前記検査室内の検査終了後のヒートパイプを、予め真空排気した前記取出室へ移動し、両室間を密閉後、前記ヒートパイプを前記取出室から取出すことを特徴とする請求項２記載のヒートパイプのリーク検査方法。
4. 予備室内の真空排気を、予備室内の水分量が４０ｐｐｍ以下になるまで行うことを特徴とする請求項２または３記載のヒートパイプのリーク検査方法。
5. 請求項１記載のリーク検査方法を実施するための検査装置であって、ヒートパイプのリークを検査するための検査室、前記検査室を真空排気するための真空ポンプ、前記検査室内に漏出する作動液ガスを分析するための質量分析計を主要部とすることを特徴とするヒートパイプのリーク検査装置。
6. 請求項２記載のリーク検査方法を実施するための検査装置であって、ヒートパイプのリークを検査するための検査室、前記検査室に接して配された予備室、前記検査室に連結された質量分析計、前記各室を真空排気するための真空ポンプを主要部とし、前記検査室と前記予備室間は、前記両室の真空状態が保持された状態で開閉自在であり、前記両室間にはヒートパイプを移動する機能が具備されていることを特徴とするヒートパイプのリーク検査装置。
7. 請求項３記載のリーク検査方法を実施するための検査装置であって、ヒートパイプのリークを検査するための検査室、前記検査室に接して配された予備室と取出室、前記検査室に連結された質量分析計、前記各室を真空排気するための真空ポンプを主要部とし、前記検査室と予備室間、および前記検査室と取出室間は、各両室の真空状態が保持された状態で開閉自在であり、前記各両室間にはヒートパイプを移動する機能が具備されていることを特徴とするヒートパイプのリーク検査装置。

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